高三《原子核》教学案(三).doc

盐城市时杨中学高二物理教学案 第二十二章原子核 课题三 放射性的应用与防护 核反应 核能 制订人 殷裕华 审核人 张松【教学目标】1、知道放射性同位素及其各方面的应用2、了解放射性污染和防护的基本常识3、知道原子核的人工转变及其核反应的质量亏损4、理解核能的概念，知道爱因斯坦质能方程【教学重点】1、放射性的应用与防护 2、核能 爱因斯坦质能方程【教学难点】质量亏损和爱因斯坦质能方程的理解【授课时数】3课时【教学过程】预习导读【知识要点】、复习&引入复习提问1：根据你的理解，核反应和化学反应的区别有哪些？学生：区别体现在三个方面，即速度状态&条件可逆与否复习提问2：经过6次衰变和4次衰变后变成一种稳定的元素，这种新元素的质量数为 ，有 个质子，有 个中子。学生：计算、答问（答案：208 ；82 ；126）引入：我们研究放射性、研究核反应，有什么意义呢？一、放射性的应用1、放射性的应用a、利用放射线的贯穿本领或电离作用射线探伤：利用射线“透视”金属内部，看是否存在砂眼、裂纹；培养（农作物）优良品种：通过放射线照射，可以对生物体内DNA进行诱变；放射性治疗癌症：放射线可以杀伤癌细胞；放疗消除静电：利用射线的电离作用。b、作为示踪原子放射性同位素的化学性质不变，但带有“放射性标记”。掺入肥料中，检查农作物对肥料的吸收状况；检查地下输油管的破损位置。2、放射性物质的来源a、天然的。不超过40种，基本上是重金属。b、人工的。达1000余种优点：放射强度易控制，可以制成各种化合物；半衰期较短，反应废料易控制。*1934年，约里奥居里和居里夫妇首先发现了放射性同位素，方程为+，而就是一种放射性同位素，一般的衰变方程为+ 。其中为电子的反粒子，叫正电子，因此，约里奥也是历史上首先发现正电子的科学家。二、放射性的污染和防护1、对生物体的危害：穿透力；基因突变2、对环境的危害：废料污染；基因突变会最终破坏生态平衡3、防护措施：封存、深埋。三、核反应原子核的人工转变1、核反应：原子核在其他粒子轰击下产生新核的过程两个典型的人工转变 质子的发现； 中子的发现。2、核反应的特点、规律规律：反应中质量数、电荷数守恒 （与衰变相同）特点：反应可以控制 （与衰变不同）四、质能方程提问：观察核反应方程+ ，为什么方程两边用箭头连接而不用等号？核反应的质量严格相等吗？学生：正是因为质量不严格相等。1、质量亏损核反应过程中，反应后的质量之和一般会小于反应前的质量之和。2、质能方程爱因斯坦认为，质量的亏损是以能量的形式辐射出去了。而辐射出去的能量正是核反应前、后原子核能的差值。a、核能：与核反应相联系的一种能量（理解：克服核力做功需要的能量），只有在核反应中才能体现，是一种非常规能源。b、核能与核子质量的关系：E = mC2c、核反应过程释放的能量：E = mC2例题：计算一个中子核一个质子结合成氘核时释放的能量。解：按部就班解E = 2.2MeV附加：如果要生成2g（1mol）的氘，它释放的核能是多少？与常规能源对比，这是一个什么概念呢？解：E = NAE = 1.321030eV = 2.111011J煤炭的燃烧值约为3.28107J/kg ，E相当于6.43103kg ，即6.43吨煤炭完全燃烧！五、小结通过本节的学习，我们事实上已经更加丰富地了解了核反应的特点。至于核能的概念，以及它与质量的联系方程，这是一个全新的规律，涉及到一个观念更新的难度，因为站在传统的守恒立场去看，好象是不可思议的。但是，如果用相对论的观点去看，却并不矛盾，因为光子是有质量的从此，我们应该形成一个观点，能量和场一样，也是一种物质，因此，质能守恒事实上就是广义的物质守恒。【学法指导】求解释放能量的一种方法：即利用1u相当于931.5Mev 【疑难辩析】【典型例析】【例1】在计算核子和原子核的质量时，以u为单位比较方便，关于u下列说法中正确的是 A1u1.6610-27kg B1u等于碳质量的1/12C1u相当于931.5MeV能量Du表示一个核子的质量【例2】一原子质量单位为u千克，且已知1u=931.5Mev，c为真空中光速，当质量分别为m1、m2千克的两种原子核结合成质量为M千克的新原子核时，释放出的能量是CDA（Mm1m2）c2JB（m1m2M）931.5JC（m1m2M）c2JD（m1m2M）931.5Mev【例3】铝核（Al）被粒子轰击后变成磷（P）的一种同位素，并放出一个中子。磷的这种同位素具有放射性，又衰变成硅（Si）的一种同位素，并放出一个正电子，写出上述两个核反应方程式：_；_。13、1327Al+24He1530P+01n 1530P1430Si+10e【例4】【2004广东/广西5】中子n、质子p、氘核D的质量分别为现用光子能量为E的射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是：A、B、C、D、【例5】【2004福建14】本题中用大写字母代表原子核。E经衰变成为F，再经衰变成为G ，再经衰变成为H。上述系列衰变可记为下式： 。另一系列衰变如下： 。已知P是F的同位素，则（ ）A、Q是E的同位素，R是F的同位素 B、R是E的同位素，S是F的同位素C、R是G的同位素，S是H的同位素 D、Q是G的同位素，R是H的同位素【基础训练】 姓名 组别 1下列说法正确的是 A中子和质子结合成氘核时吸收能量B放射性物质的温度升高，其半衰期减小C某原子核经过一次衰变和两次衰变后，核内中子数减少4个D射线的电离作用很强，可用来消除有害静电2、【2004上海2】下列说法中正确的是A、玛丽居里首先提出原子的核式结构B、卢瑟福在a粒子散射实验中发现了电子C、查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子D、爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说3.完成下列核反应方程：(A) HhPa+ (B) B+HeN+(C) Al+n +He; (D) e+e; (E) H+e以上核反应方程中属于核反应的是 属于衰变的是 4为什么说一种元素的各种同位素都有相同的化学性质?5关于原子核，下列说法正确的是 （ ） A粒子散射实验说明原子核有复杂结构 B20个放射性元素的原子核经一个半衰期有10个发生了衰变 C同一元素的同位素具有相同的质子数 D原子核中任一核子只与相邻核子间有很强的核力作用6一个电子与一正电子对撞会发生湮灭而转化为一对能量相同的光子，反应方程是 ，光子的频率是 Hz.（电子质量为kg）【能力提高】7.下面说法正确为( )A.氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经7.6天后就只剩下一个B.一束绿光照射到某金属能产生光电效应，若把这束绿光遮住一半，就可能不产生光电效应C.放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子衰变为质子时产生的D.氢核、中子和氘核质